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建筑防火技术在民用建筑设计中的应用

2020-07-09汪烈

粘接 2020年6期
关键词:建筑设计应用

摘要:隨着人们生活质量的提高,建筑设计的安全性会直接影响到社会整体的稳定性。然而现在的民用建筑防火效果无法得到有效保障,因而民用建筑的防火设计一直是建筑设计的重要环节。文章结合民用建筑火灾发生的特点以及建筑防火设计中存在的问题,深入研究防火技术在建筑设计中的应用,并提出了建筑防火技术的应用措施及策略,以期为我国建筑防火带来一定的参考借鉴。

关键词:防火技术;建筑设计;应用

中图分类号:TU892

文献标识码:A

文章编号:1001-5922(2020)06-0100-05

我国城市化的快速发展推动了建筑行业及其关联产业的规模发展,为适应人们对居住条件的需求,我国民用建筑逐渐向高层建筑态势发展。建筑的种类越来越多,功能越来越复杂[1]。然而建筑行业的设计水平发展还不够完善,且存在施工单位缺乏规范操作意识、防火设计理念的情况。因而容易受到火灾事故的威胁,进而给人们的生活带来巨大的安全隐患。建筑防火对人身财产安全起着至关重要的作用[2]。因此在建筑设计中合理运用先进有效的防火技术,对高层建筑的防火设计优化具有重要意义。可最终实现将火灾安全隐患控制在最小限度内,降低民用建筑的防火难度的目标。

防火设计作为建筑安全技术手段的重要保障,随着我国的发展进步,建筑防火技术也开始日臻成熟,因而需全面具体地研究建筑设计工艺技术等方面的内容。在民用建筑的防火设施建设方面,根据国家的防火规范要求,采用先进、切合实际的建筑防火技术对民用建筑进行巩固建设十分迫切,这一举措既保证了民用建筑结构的完整性,加大了所住居民的安全性,同时对于提高建筑设施项目的设计和防御水平意义重大。因此,考虑到火灾发生时突发性、破坏性等,对于集生活、娱乐、休闲于一体的民用建筑而言,应当特别关注其防火设计问题。可以在现有民用建筑选材、建设标准的基础上,结合现有各项防火设计规范、标准,最后考虑到经济适用性上采取合适的措施与策略,以期能够显著提高民用建筑的安全保障功能,提升民众安全感。

1 民用建筑火灾特点及危害

在科技大力发展、各项先进技术争相涌现的大背景下,现代建筑物朝着密集化的方向发展,并且其各项基本功能也在不断完善与提高。但仍需引起警惕的是现代建筑物的占地面积比较大,建筑内部有许多设备管线等设施,设计格局较为混乱。而在我们的日常生活中到处潜伏着火灾隐患,如用电量大、火灾荷载密度大,火险漏洞等疏忽。因而一旦发生火灾,高层民用建筑将具有更大的危害性。因此民众十分关心建筑物是否防火?其防火水平如何?这都是与民众日常戚戚相关的事。从已有学者的研究可看出在民用建筑突发火灾后,一般存在如下状况:

1.1 人员疏散难度较大

随着经济的快速发展,我国的人口越来越多,土地资源也越来越紧缺。人们对建筑技术的追求也开始变高,现在的民用建筑相比以前建设高度较高且层数较多。因此高层的民用建筑中内部人流更复杂、人员的集中率也相对较大,疏散通道非常紧张且狭小。当火灾发生时,大多数人都会在第一时间涌人安全通道,极易造成安全通道拥挤、混乱的局面,那么建筑内的人员将很难进行疏散。民用高层建筑中的电缆井、水暖井及垃圾通道等设施,由于其横、纵向多层贯通,导致设计难度较大。一方面若不能根据国家规范合理规划与部署民用建筑内部的安全通道等防火场所,一旦火灾突发且迅速蔓延时,极易造成人员拥堵堵塞,影响建筑场所内高层人员的迅速逃离。另一方面对民用建筑进行规划设计时,内部不可避免地存在一些封闭的空间结构,当火灾发生时,一些不耐火材料燃烧形成有毒浓烟,更容易被被困人员吸人体内,严重者可导致昏厥或窒息,也进一步加大了被困人员疏散以及逃生的难度,进而导致火灾发生时伤亡事故惨重。

1.2 火势蔓延速度较快

按照建筑建造标准,外墙保温材料的燃烧性能一般不低于B2级的可燃材料[3]。而该种材料具有很强的助燃性。高层民用建筑中有消防楼梯间、电梯井等竖向空间,因而当民用建筑物设计或施工时未对相应的防火隔层空间进行必要考虑时,一旦不能及时的扑灭火灾,保温层也会被迅速引燃,进而导致火势的加大,使得内外火势上下串连。

1.3 救援难度大

《建筑设计防火规范》中对高层建筑的内涵进行了规定,即高于27m的住宅建筑以及高于24m的非单层厂房、仓库和其他民用建筑[4]。高层建筑有利于对土地资源的利用,也有利于人群的生活、娱乐、休闲活动。但是高层建筑物因其特殊的构造,人员需要较长的时间通过防火楼梯间逃离至地面。消防人员在开展救援行动时也将受到很大影响。建筑物的高度使得在实际消防救援过程中,水炮、水枪、云梯等消防救援设备发挥的作用将受到很大程度的限制,这些都将导致火灾的蔓延速度进一步加快。尤其是高层民用建筑外围常见的裙房,一般会停放许多车辆,消防员的登高、供水等都是救援活动的难点,这些将严重阻碍火灾发生时消防人员的灭火行动。

2 防火设计中出现的问题

建筑施工单位在建造民用建筑时,存在着诸如防火技术不够规范、材料选取不合理、建筑布局和结构设计不完善等防火技术设计方面的问题,,因而不能达到火灾防范工作的需求。不容忽视的是,这些实际问题不仅显著影响到居民的居住体验感和舒适感,而且还会对人们的生命安全造成巨大的威胁。因此,应格外关注现有民用建筑内的防火设计是否符合规范要求,对不符合规范的应及时找出不符的地方,并根据现有规范予以解决。

2.1 防火技术不规范

在民用建筑实际建造的过程中,存在施工单位为获取更多的利益,工程项目的设计、施工要求等不符合国家有关的法律法规规定等情况。在设计阶段,施工单位未结合相关标准去设计、建造建筑物。在实际施工过程中,没有严格的施工要求。整体从根源上未对建筑设计规范予以足够的重视,因而极易埋下建筑安全隐患。

2.2 建筑材料的选取不符合要求

建筑原材料的选取对整个建筑物的防火性能优劣影响重大,同时也是火情难以控制的一大因素。因此建筑材料的选择是建筑防火领域中的重要内容。究其原因,一方面是存在施工单位为追求较大的利润空间而忽略建筑质量的行为,选取防火性能较差的建筑材料,因而极易造成火灾的发生。另一方面,劣质不合格的原材料在发生火灾时会释放出有毒有害气体。这些燃烧后的物质不仅会加剧火势蔓延情况,使消防工作不能有效开展和实施;后期也会损害人的身体健康。因而在民用建筑设计中需选用质量好、耐火级别高,对降低火势蔓延有极大助力的原材料,这样能够有效控制火灾事故本身的损耗,显著降低人员的伤亡情况。

2.3 民用建筑的布局和结构问题

建筑的空间布局不仅影响建筑物的使用,而且关系到突发情况发生时人员的疏散问题。因而在建筑的设计过程中,需合理安排好使用与疏散的关系,根据所需的建筑用途以及防火功能等设计建筑空间的布局和结构。如根据居住、办公、商用等使用功能的不同而进行不同的设计。对于这些建筑而言防火设计工作都是十分重要的。尤其是对于商业大厦、游乐园等大型场所而言,做好建筑设计中防火设施设备的安装以及人员的疏散安排十分有必要。同时应根据实际情况对楼层不同的防火区域进行隔离设计。然而当前也存在部分高层建筑中防火措施做的不够到位的情况,有毒烟气也会随着火势的增大迅速扩散,造成巨大的损失。因此对于这些休闲娱乐大型空间场所,高度集中的人员意味着逃生更加困难,因而更需要注重建筑内部的布局问题。

2.4 民用建筑中疏散设施设计的问题

为防止火灾突发时被困人员能够及时撤离火灾现场,在建筑设计中需格外注重防火疏散通道的设计,主要包括安全疏散出口以及通道的宽度等。随着当前社会经济水平的不断提升,大型商业建筑越来越多。商场中人员密集且流动性比较大,因此如果商场中的疏散通道在通道出口处以及通道距离之间的规划设计不合理,发生火灾时将严重影响室内人员的安全疏散问题。尤其是在一些不便自然通风的封闭空间内,建筑材料燃烧引起的有毒有害气体将难以排出,造成的危害巨大。因此在诸如地下室等密闭空间内,可通过设计必要的排风排烟装置或砌筑防火墙等措施,减慢有害浓烟的传播。

2.5 消防报警系统不完善

在居民建筑设计中,防火系统一般属于独立的消防控制方式,如在楼道安装火灾报警器或灭烟装置等。火灾报警装置通过网络与市局消防大队进行网络连接,当火灾发生时,一方面火灾报警装置能迅速发出警报,通知人们进行疏散、逃生;另一方面消防大队可以根据联网系统迅速确定事发地点,进而减少悲剧的发生。但该方式的缺陷在于发生火灾时必须得依靠主机和终端检测器的报警,报警时间相对之后,很难及时采取相应的措施。同时我国的防火设备研究相对比较落后、消防报警系统还不够完善,也存在管理人员未能及时检查和维修消防装置的情况,因此火灾发生时不利于顺利救援。

3 建筑防火技术的应用策略

在对民用建筑进行设计时需要充分考虑到防火规范的应用,将建筑防火技术应用于民用建筑设计之中,弥补现有高层建筑中防火规范的不足之处,减少火灾事故的发生几率,提升民用建筑的安全保障能力。

3.1 建筑防火设计方案的优化调整

民用建筑的大肆兴建,使得人们对其建设过程中的抗火灾风险能力也愈加看重,为了加强民用建筑的防火性能,有关部门应该根据实际情况改善现有的建筑防火设计规范,据此完成新规范下的防火设计规划与空间布置,保证设计方案的安全高效性,且有据可依。同时在民用建筑设计具体实践中,应当充分考虑到建筑的设计要求以及防火要求等,不断提升民用建筑防火性能,方便建筑内居民在发生火灾时有更多逃生的方法。

3.2 良好建筑材料的选择

民用建筑材料的品质越优越,其防火性能相应越高,而劣质的建筑材料极易导致火灾蔓延且可能产生有毒有害气体。因而在具体的设计工作之中,应积极响应有关部门对材料的规定,重视建筑材料的防火能力和材料毒性,在重视建材成本的基础上,选取合适的、耐火级别高的建筑物材料,并在使用材料前做好相应的检查工作,以谋求实用性和最大经济效益。当前业内主要是根据建筑的结构类型对耐火材料的等别进行区分,并且规定高层民用建筑的耐火等级不小于二级[5-6]。选取质量好、耐火性能优越的建筑材料能够在火灾突发时增大被困人员的逃生几率。如,当前民用建筑建造中使用的原材料多为有孔砖或钢筋混凝等防火材料土,这些能够有效保障居民的人身安全。因此需综合考量分析建筑材料的防火性能、材料毒性等性能特征,选用价格适宜且质量好的建筑原材料。

3.3 做好建筑功能分区

在开展建筑防火规范设计的工作中,通过吸收借鉴已有的先进科技技术和成功防火规范案例,根据实际情况对建筑平面进行优化布局,能够有效保障建筑物的安全。当某一建筑内规划有两种及以上使用功能的场所时,针对建筑中不同使用功能的区域之间需采取防火分隔,积极做好结构方面的设计工作,针对不同的建筑功能分区场所采取差異化的设计,着重提升建筑内部功能区域的防火等级,以保证火灾不会相互蔓延。这其中需要充分掌握科学的原则,合理调控建筑物之间的间距并开展相应的规划设计工作,同时还需全面分析和考虑建筑适合周围群众居住的情况,这样才能有效减少火灾事故的发生概率。如对于一些高层民用建筑区域,在设计消防车道时为了提升发生时的救援水平,一般在建筑物的周边或两边处将其设计成环形的形式[7]。

3.4 防火区及防烟区

建筑设计防火规范中规定,民用建筑的规划设计应当从建筑物的整体结构布局出发,要求建筑的地下部分安全通道按照经济适用性原则需配置两个以上的防火区,并且防火区的设计不能对民用建筑的其它性能产生不良影响。在进行防火区的具体设计时,考虑到防火区要求封闭性完好的要求,原则上防火区内的防火墙体不允许设计门窗,若遇特殊情况可考虑增加防火帘的布置。在民用建筑内部还应设计防烟分区,有相关规定,高度不足6m的房间内必须设置防烟区,且其面积设置不宜过大,多控制在500IT12左右[8-9]。为了保证地下车库的安全性,防烟区多设置于民用建筑的地下楼层之中。除此以外如电梯、楼梯等烟气极易蔓延的区域,需对防烟区进行单独划分。

从本质来看,防火区和防烟区多设置在地下空间,设计两者的目的是为了减轻火灾带来的负面影响。建筑防火规范有相关规定:防烟区不得与防火区直接接触。因此在实际设计中需做好两者的界定工作,有效确保各自的合理性。随着高层建筑及超高层建筑的数量不断增加,防火防烟区在火灾发生时的实际应用价值也日益凸显。在进行民用建筑设计时,需全面考虑保证防火防烟区的质量及效果。同时为了降低火灾对于财产和人员安全的影响,提高人们的警惕意识,可在建筑内部的醒目位置对楼层安全指引图、消防疏散通道、疏散路线等重要场所进行标示。为了避免影响疏散通道的流畅性,规定消防通道内不得堆放杂物。同时还应考虑到为无法及时撤离的特殊群体设置专供逃生的应急通道[10],为各类人员提供安全保障。

3.5 居民建筑的安全疏散问题

现在社会发展越来越快,民用建筑也越来越多,而且这些建筑的楼层多,高度一般都在24m以上,多采用大空间办公、居家等形式,且人流量大。在开展现代建筑防火规范设计时,考虑到大空间区域的进深大、疏散距离增加而导致的人员疏散安全性更易受到火灾的威胁等情况,因此需格外注意大空间区域的安全疏散问题,采用切实有效的预防手段,确保被困人员在火灾中能安全撤离。在当前建筑防火设计中,应对以下问题进行考虑:①疏散通道距离问题。在设计楼层数多的建筑时,需合理设计把控疏散通道到用户门口距离。每个设计者需明确公共活动地方离最近的疏散口在30m内。建筑设计工作需充分立足于工程的实际情况,从总体结构设计工作情况出发,科学设定距离参数,进而把控合适的施工距离;②房间内部各部位的距离问题。一般规定房间和房门的距离不得超过外边走廊两边的最大值。当某些区域根据具体情况需安装自动喷水灭火系统时,可适当放宽条件,其实际空间距离最大可增至原来的1.25倍;③安全出口问题。安全出口至关重要,其数量越多,越有利于人群的疏散。但是当前大多数的建筑设计中,缺乏对安全出口的重视。因而在现有的建筑设计防火规范的基础上,为了更好的满足安全性经济适宜性需求,可适当增加安全出口的数量,同时可考虑在安全出口前保留一定面积的缓冲空間。通过合理控制建筑各空间的疏散距离,保障每个安全区距离的有效性和科学性,能够有效提升建筑的防火性能。

4 结语

综上所述,建筑防火是关系国计民生的大问题,关系人民的安全和利益。当火灾发生时会危及百姓的生命财产安全。随着科学信息技术的飞跃,防火设计作为民用建筑设计的主要技术难点和重要内容也在不断创新发展。先进防火技术进一步增强了高层建筑的防火性能,因而其应用不断增多,在控制火势蔓延及减少人员伤亡方面助力颇多。因此需将防火技术充分的运用到民用建筑设计中,将防火预防工作落实到实处。此外国家有关部门应积极响应,对规定不够明确或者有规定但已不再适用的防火设计方案,可考虑在现有规定技术方案的基础上结合实际提出更严格的防火措施,以期优化和提升现有的建筑防火设计方案,由上至下将防火意识和规范落实到方方面面,以此来保障人民群众生命财产的安全。

参考文献

[1]徐晶.高层民用建筑防火设计问题分析及对策[J].消防技术与产品信息,2018,31(06):14-16.

[2]杨广平.民用公共建筑防火检查验收技术要点[J].山西建筑,2019,45 (22):184-186.

[3]民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定[C].中国绝热节能材料协会.2009年中国绝热节能材料协会年会论文集,中国绝热节能材料协会:中国绝热隔音材料协会,2009:353-357.

[4]晏风,高层建筑消防给水系统常见问题及解决措施[J].中国消防,2017(22):42-45.

[5]农智.民用建筑设计中建筑防火技术的运用分析[J].广西民族大学学报(自然科学版),2016,22(SI):199-201.

[6]杨广平.民用公共建筑防火构造检查实践与分析[J].山西建筑,2019,45(21):194-196.

[7]尹楠.基于性能化防火设计方法的商业综合体典型空间防火优化设计研究[D].天津:天津大学,2014.

[8]张彤彤.基于性能化防火的超高层综合体典型空间优化设计研究[D].天津:天津大学,2017.

[9]梁敏英,大型商业建筑消防设计相关法规及条文的研究及消防设计策略分析[D].广州:华南理工大学,2013.

[10]向畅颖,基于城市防灾体系的地铁站防灾设计研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2013.

作者简介:汪烈(1968-),男,汉族,北京人,大学本科,高级建筑师,主要研究方向:建筑技术。

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